重组腺病毒载体的原理与应用

腺病毒简介

腺病毒是一种线性、无包膜的双链DNA病毒，颗粒直径约为60至90纳米，呈现20面体对称结构。其病毒衣壳由252个壳粒组成，规则排列为240个六邻体（Hexon）和12个五邻体（Penton），五邻体位于顶点，并从每个角落伸出纤毛突起（Fiber），其末端具有结节区（Knob domain）。因此，腺病毒的衣壳结构可以划分为五邻体和六邻体部分，其中五邻体由基座（Penton base）、纤毛突起及结节区构成。腺病毒的基因组约为36,000个碱基对，末端各有100至150个碱基对的末端反向重复序列（Inverted terminal repeats, ITRs），3'端的左侧ITR含有约300个碱基对的包装信号（Ψ），为腺病毒复制和包装所必需的顺式作用元件。

腺病毒感染细胞机制

目前用于基因治疗的腺病毒主要为人类的2型和5型腺病毒，其感染细胞的过程自纤毛的结节区黏附到细胞表面的柯萨奇/腺病毒受体（Coxsackie adenovirus receptor, CAR）开始。这种粘附机制对于腺病毒进入细胞至关重要，为基因治疗提供了有效的载体。

重组腺病毒的包装系统

常用的腺病毒载体基于Ad5改造成的复制缺陷型腺病毒载体（Adenoviral Vector, AdV），其产生过程涉及去除腺病毒基因组中的E1和/或E3区域。E1基因为病毒复制必需区域，缺失E1基因将造成病毒的复制缺陷，需在转化的293细胞中完成。此外，E3基因虽非必需，但可用于外源基因的插入，同时其缺失有助于减少宿主的免疫反应。腺病毒包装系统的重组主要分为两种体系：AdEasy™和AdMax。在AdEasy™系统中，通过转化特定基因的腺病毒穿梭质粒到携带主要基因组的细菌中，通过Cre重组酶获得重组腺病毒载体。相较于传统方法，此系统具有较高的重组率。而AdMax系统则进一步提高了包装效率，采用了插入外源基因的腺病毒穿梭质粒和含Cre基因表达盒的包装质粒共同转染293细胞，这一过程使得腺病毒的重组效率提升了近100倍。

腺病毒载体的应用

腺病毒载体广泛用于体内外的基因传递，能够在细胞或动物模型中实现特定基因的过表达或沉默，进而解析机制。此外，腺病毒还可用于疾病模型构建，例如在小鼠肝脏中诱导基因突变，模拟代谢性疾病。经过改造的Ad载体不仅可作为复制缺陷型病毒载体，还可以作为特异性感染并杀伤肿瘤细胞的选择性复制型OV载体，是基因治疗中的关键工具之一。此外，腺病毒能通过表达转化酶杀伤肿瘤细胞，以及递送免疫调节基因，激活抗肿瘤免疫反应。腺病毒同样可以作为基因递送载体，与疫苗研发结合，诱导体液免疫和细胞免疫，发挥佐剂效应，促进免疫系统对抗病原体。基于Ad5载体和黑猩猩腺病毒（Chimpanzee adenovirus, ChAd）载体的2019冠状病毒疾病（COVID-19）疫苗已进入临床试验阶段，并展现了强大的应用潜力。

在探索生物医学的新领域时，重组腺病毒载体的优势变得愈发明显。选择尊龙凯时作为您的合作伙伴，我们将为您提供尖端的技术支持，共同推动基因治疗的不断发展。